通過借鑒骨頭、木頭、以及蜂巢的框架結構，德國研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一種輕質的高強度材料。利用3D激光聚合物打印技術、并結合陶瓷涂層，研究人員成功打造出了密度小于水、但是機械性能堪比高性能鋼或鋁的新材料。

該“框架”為陶瓷-聚合物復合材料。

　　盡管是受到了大自然的啟發(fā)，但是這個聚合物微體系結構卻是由卡爾斯魯厄理工學院的一個研究團隊打造的。其底層結構用到了“三維激光光刻”(或稱聚合物印刷和硬化)技術。

“失敗的”微結構

　　除了最終的成果，研究人員們還測試了許多結構——包括三角形和六角形的蜂窩狀。在披上氣相沉積涂層(比如陶瓷和氧化鋁)之后，材料就被賦予了額外的強度。

　　測試結果顯示，這種聚合物結構僅有50微米的長寬高，而不同涂層的厚度則介于10nm到200nm之間。

所有微材料均經(jīng)過了機械單軸壓縮載荷作用力測試。

　　他們發(fā)現(xiàn)，一種蜂窩狀的聚合物、加上50nm的氧化鋁涂層，就能形成最佳的穩(wěn)定/密度比!這種微架構的性能，遠遠超過了對應的三角形和六邊形。

　　但在氧化鋁涂層的厚度超過50nm之后，性能的提升就會遇到瓶頸。最終，優(yōu)化后的蜂窩結構敗在了28kg/mm (千克每平方毫米)的壓力測試中——密度為810kg/m (千克每立方米)。

與多種材料的“強度-重量比”橫向比較(比如蜂巢和骨頭)。

　　研究人員表示，該材料的穩(wěn)定性/密度比已經(jīng)超過了更巨大的骨頭、鋼鐵、甚至鋁材。未來，這種材料可用于絕緣或微結構減震器，甚至應用到化學工業(yè)的過濾器中。

　　相關研究成果已經(jīng)發(fā)表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。